CN104998555A - 一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法，于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的溶剂中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔剂和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡之后静置脱泡得到铸膜液，将制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后加热，再浸泡在甘油水溶液中，经晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜，该方法简单易行、制作成本低，制得的膜结构稳定、亲水性好。
Description
技术领域
本发明涉及分离膜的制备方法，具体涉及一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法。
背景技术
浸润性是固体表面的一个重要特征，而亲水性能作为其中的一种表现方式，具有非常重要的实际应用价值，已有很多科研人员对膜的亲水性做出了研究并取得了较好的成绩。
聚偏氟乙烯是一种常用来制备分离膜的材料，由于其C-F键长短，键能强(486kJ/mol)，耐热、耐腐蚀、耐辐射、并且强度高、韧性好，因此是不可多得的纸膜材料。然而，其强疏水性会导致两个问题：一是分离过程需要较大的驱动力；二是容易产生吸附污染，使膜通量和截留率两项主要分离指标下降，膜的使用寿命缩短，制约了其在生化制药、食品饮料和水体净化等水相体系中的应用。因此，聚偏氟乙烯膜的亲水化改性具有重要的实际意义。
制备亲水性高分子材料时，可以采用以下三种方法：(1).将具有亲水基团的小分子经过聚合反应得到亲水性高分子；(2).对不含有亲水基团的高聚物骨架进行亲水化反应，使高分子链悬挂上亲水基团；(3).对普通高分子材料进行物理改性，使其具有亲水性。比较常用的亲水改性方法有表面改性、共混、接枝、共聚和交联等。比较以上三种方法，第一种实现起来最为困难，因为它要经过复杂的有机合成反应和单体的聚合反应，逐步得到最终产物，其间可能还需要功能团的保护和解保护过程；第二种方法较第一种方法实现起来虽容易一些，但高分子的亲水化反应也存在着许多难以解决的技术问题，而且该方法得到的功能性材料存在着功能团分布不均匀、达不到理论含量的缺陷；而所述的第三种方法比前两种方法无论在研究上还是在工业应用上都较容易实现。前人对疏水膜的改性方法做出了大量的研究工作：
中国专利CN100366666C公开了一种对聚偏氟乙烯膜进行亲水改性的方法，该方法把共混和表面接枝技术相结合，先将PVDF同另一光敏性聚合物制成微孔膜或致密膜，然后采用表面接枝方法在共混膜表面接枝亲水性单体，但其工艺复杂，接枝反应条件苛刻。
中国专利CN1153867C公开了一种均匀地涂布了亲水性聚合物材料的疏水聚合物构成涂层多孔基底，但是亲水性聚合物与疏水性聚合物相互作用力不理想，使用过程中亲水性聚合物很容易脱落。
日本专利申请JP63-277251公开了一种疏水多孔膜的改性方法，用表面活性剂涂布于多孔的疏水的聚砜基膜表面，改善其亲水性；但是时效性不长，表面活性剂容易剥落。
中国公开专利CN101773789A公开了一种亲水膜材料的制备方法，由无定形高分子和亲水性高分子配制成均一溶液以后成膜，两种高分子互相缠绕，但是没有发生交联，膜材料可能会发生相分离，且亲水性聚合物用量较大。
因此，有需要提供一种简单易行、结构稳定、亲水性好的疏水膜亲水改性方法。
发明内容
本发明的目的在于提出一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法，该方法简单易行、制作成本低，制得的膜结构稳定、亲水性好。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法，包括以下步骤：
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的溶剂中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔剂和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡10-20min，之后静置脱泡20-40min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为8-15％，聚乙烯醇质量分数为1-4％，聚乙二醇质量分数为1-4％，成孔剂质量分数为5-10％，消泡剂质量分数为0.5-2％，其余为溶剂；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于40℃放置2-4h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。
其中：
所述成孔剂为乙醇，丙醇，乙二醇等小分子醇类物质；
所述消泡剂为制膜领域常用的消泡剂；
所述溶剂为二甲基甲酰胺(DMF)、二甲基乙酰胺(DMAc)、N-甲基吡咯烷酮或二甲基亚砜。
本发明的有益效果为：制膜过程简单，容易操作，且制膜的成本比较低廉，所制得的膜结构稳定，亲水性好，能够广泛的引用于各种分离膜的制备方法当中，对分离膜的亲水改性提供了一种新的方法。
具体实施方式
实施例1
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡10min，之后静置脱泡20min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为10％，聚乙烯醇质量分数为1％，聚乙二醇质量分数为1％，丙醇质量分数为5％，消泡剂质量分数为0.5％，其余为二甲基甲酰胺(DMF)；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于30℃放置2h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。经测试，与水的表面接触角为71.5°，且能够长时间稳定运行。
实施例2
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡20min，之后静置脱泡20min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为10％，聚乙烯醇质量分数为2％，聚乙二醇质量分数为2％，乙二醇质量分数为5％，消泡剂质量分数为0.5％，其余为二甲基甲酰胺(DMF)；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于30℃放置2h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。经测试，与水的表面接触角为58.6°，且能够长时间稳定运行。
实施例3
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡10min，之后静置脱泡40min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为15％，聚乙烯醇质量分数为2％，聚乙二醇质量分数为2％，乙二醇质量分数为10％，消泡剂质量分数为1％，其余为二甲基亚砜；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于40℃放置2h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。经测试，与水的表面接触角为76.1°，且能够长时间稳定运行。
实施例4
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡10min，之后静置脱泡40min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为12％，聚乙烯醇质量分数为4％，聚乙二醇质量分数为4％，乙二醇质量分数为10％，消泡剂质量分数为1％，其余为二甲基亚砜；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于30℃放置2h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。经测试，与水的表面接触角为53.4°，且能够长时间稳定运行。
实施例5
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的二甲基甲酰胺(DMF)中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、丙醇和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡20min，之后静置脱泡40min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为15％，聚乙烯醇质量分数为4％，聚乙二醇质量分数为4％，乙二醇质量分数为10％，消泡剂质量分数为2％，其余为二甲基亚砜；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于50℃放置4h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。经测试，与水的表面接触角为70.9°，且能够长时间稳定运行。
上述仅为本发明的具体实施例，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于本发明保护的范围。
Claims (1)
1.一种亲水性聚偏氟乙烯过滤膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
(1)铸膜液的制备：于20-30℃的条件下，将聚偏氟乙烯溶于一定量的溶剂中，搅拌均匀后按先后顺序加入聚乙烯醇、聚乙二醇、成孔剂和消泡剂，搅拌后采用真空脱泡10-20min，之后静置脱泡20-40min，得到铸膜液，该铸膜液中聚偏氟乙烯质量分数为8-15％，聚乙烯醇质量分数为1-4％，聚乙二醇质量分数为1-4％，成孔剂质量分数为5-10％，消泡剂质量分数为0.5-2％，其余为溶剂；
(2)将步骤(1)制得的铸膜液在玻璃板上刮膜，并置于凝固浴中24h以上固化成型，成形的膜用去离子水冲洗后于30-50℃放置2-4h，再浸泡在质量浓度为50％甘油水溶液中6h以上，在空气中自然晾干，即得亲水性的聚偏氟乙烯过滤膜。
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| CN113546529A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-10-26 | 清大国华环境集团股份有限公司 | 一种亲水改性的pvdf分离膜的制备方法 |
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